【应用】华大电子CIU32超低功耗安全MCU用于智能水表，支持四种流量计量方式，波特率可达9600bps

时间： 2023-09-18 来源：华大电子公众号

技术问答

智能水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能，与传统水表相比，智能水表作为智能化联网工具，是对传统水表的升级，依靠Nb-loT、LoRa等通信技术连接和组网，实现了高效智能化的管理。

华大电子以Arm 32位为内核的系列安全MCU产品，可同时满足智能水表的联网通信技术和多种现代传感技术要求。产品主要应用领域包括智能水表、便携医疗、智能门锁及其他电池供电的低功耗场景。

华大电子面向智能水表的应用场景和业务功能，设计开发了基于CIU32L041 超低功耗安全MCU的智能水表解决方案。

方案介绍

智能水表解决方案硬件原理框图如下：

图1 智能水表解决方案硬件框图

图2 超声波计量方式智能水表解决方案硬件

以上图为例，超声波计量方式的智能水表解决方案硬件主要由控制主板、超声波计量板、换能器管道、电池组和阀门电机五部分组成。

图3 控制主板硬件

除了超声波计量方式，智能水表控制主板还可兼容多种现代传感计量方式，如图2所示的各种传感器接口包括：霍尔、无磁、光电直读等计量传感接口。

控制主板上配置有NB-IOT模块用于与总站后台进行远程通信。

远程通信流程如下：

图4 远程抄表信息交互流程

水表通过CIU32L041安全MCU内部实时时钟RTC定时唤醒，每日定时与水务公司后台总站进行信息交互，同步表信息，以实现远程抄表、充值及查询功能。

方案特点

●支持霍尔、无磁、光电直读和超声波四种流量计量方式，其中超声波传感器可通过LPUART唤醒MCU，波特率可达9600bps

●整机待机，维持LCD显示，工作电流平均可低至10μA

●NB-IOT通讯，可实现远程抄表、充值

●低功耗模式下实时监测电池电量，低电量自动关阀

●VBAT模式下RTC走时与备份寄存器保持，可采用纽扣电池供电，省去小锂电池用作备用电源的成本

CIU32L041 安全MCU

智能水表解决方案主控芯片为华大电子CIU32L041，基于Arm内核，最高频率可达48MHz。该产品具有超低功耗、高集成度、高可靠性、高安全的特点。内部集成LCD、ADC、VREFBUF、低功耗COMP、多种定时器、多个USART/I2C/SPI等丰富的外设资源，支持SM4安全加密算法。

●产品特点

VBAT备份电源自动切换，VBAT模式+RTC+备份寄存器的功耗低至1μA，降低备份电源的电池容量需求，节约电池成本

●多达56个fast IO，防倒灌且兼容5V通信，其中高驱IO可达20mA

●最大支持8COM x 32SEG LCD控制器

片内电阻分压，高低驱可动态切换，低功耗下提升显示效果，免外部电容

内置电荷泵，VLCD电压可高于VDD且不随VDD变化，即使VDD抖动依旧保持良好显示效果

●内部高精度高速时钟，全温度变化小于±2%，免外部晶体

●12位1.14 Msps高精度ADC，可测量高输出阻抗信号

●内部参考电压源VREFBUF，为ADC提供参考电压，支持2.048V、2.5V，可通过IO输出

●RTC校准精度±0.477ppm，支持闹钟、时间戳、微秒级单位的唤醒定时器，支持温度补偿

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国民技术（Nations）MCU、电源管理/安全芯片、无线射频产品选型指南

描述- 国民技术股份有限公司（简称：国民技术）是中国通用MCU、安全芯片领先企业和国家高新技术企业, 具有二十余年商用密码的领先优势。2000年源于国家“909”集成电路专项工程成立，总部位于深圳，在北京、上海、武汉、西安、重庆、香港、新加坡、美国奥斯汀、日本东京等地设有分支机构。

型号- N32G032P6W7,N32WB020,Z32HCD2S系列,N32G435RB,NB201YBF6C,N32G435R8,N32G451系列,N32G452VB,N32G031K6Q7,N32G452VE,BN32G432CB,N32G452VC,N32G401K6L7,N32G030K6L7,N32G020GX,N32WB020系列,BN32G432C8,N32G430K6Q7,N32S032,N32S033系列,N32S033,N32G430G8Q7,Z8系列,N32G455MB,N32G430C8L7,N32G031F8S7,N32L402R8,N32G401系列,N32G031C8L7,N32G401,N32G430F6S7-1,N32G0XX,Z32,N32G455ME,N32G455MC,N32G457QE,N32G430F8S7,N32G032F6S7,N32G451RE,N32M418系列,N32G452系列,N32L40X,N32G451RC,N32G451RB,Z8D16R-2,N32G401F8Q7,N32S032系列,Z32HCD2S,N32L436MB,N32M0XX,N32WB030,NS3300,N32G457QE_EVB,N32G4FRRE,N32G432K8,N32G401K8Q7,N32G031F8U7,EN32G455RC,N32G032F6U7,N32G451CE,EN32G455RB,N32G432KB,N32G430F6Q7,N32G451CC,N32G451CB,EN32G455RE,W25Q128,N32A455系列,N32WB452LE,N32M417系列,N32G030C8L7,N32L436CB,N32G003F5Q7,N32G430系列,N32M418,N32M417,N32A455CE,N32G401K8L7,N32L403KBQ7-1,N32G435,N32M418K8L7,N32G432,N32G430,N32G430K8Q7,N32L436C8,N32L406MB,N32L43X,N32A455,N32G401F8S7-1,N32WB031KEQ6-2,N32WB452,N32G031F6S7,N32G031系列,N32G452CE,Z32HCD2,N32G457MC,N32G032K8L7,N32G452CC,N32G452CB,N32G030K6Q7,N32G430K6L7,N32G457ME,N32A455VE,N32G455VE,N32G003F5S7,N32G003F4Q7,N32G401C6Q7,N32L436R8,BN32G435GB,N32G455VC,N32G455VB,N32G4FRME,N32L433K8,BN32G435G8,N32G457,N32H7XX,N32L4XX系列,N32L43X系列,N32G455,N32L402RB,Z32H330TC,N32G451,N32G452,N32G457QEL7,N32WB030KXQ7,N32G031K8Q7-1,N32L433KB,N32G031F6U7,N32G452QE,N32G452QC,N32S,N32L402CB,N32G003系列,N32G030系列,N32S003系列,NB401系列,N32L436RB,N32L402C8,N32G430F8Q7,N32G430C6Q7,N32L4XX,N32G430F8S7-1,N32G030K6Q7-1,N32G4FR,N32A4XX,N32G432系列,N32G455系列,NB401KBQ6C,N32G4FRKC,N32G003F4S7,NB201,N32G032R8L7,Z8,N32G030F6S7,N32G435K8,N32G031K8L7,N32G401C6L7,N32A47X,Z32HUA系列,EN32G452RE,N32G4FRKE,N32G4XX,N32L403K8,EN32G452RB,NWF580,EN32G452RC,N32G003,N32G435KB,N32G430K8L7,N32G032K6L7,BN32G435CB,N32G457VE,N32G457VC,N32G432RB,N32G401C8Q7,N32G020系列,N32G4FRHE,N32G4FRHC,BN32G435C8,N32G030F6U7,N32A455RE,N32G452ME,N32M4XX,N32G452MC,N32G452MB,NB401,Z32系列,N32G032系列,N32G401G6Q7,N32G455CC,N32G455CB,N32G455CE,N32G020,Z32HUA,N32G430C8Q7,N32G457系列,N32G032P8W7,Z32HUB,N32WB031KCQ6-1,N32G031K8Q7,N32G401F6S7-1,N32G020KX,N32G032K6Q7,N32L403KBQ7,Z8IDA系列,N32G030K8L7,NB201系列,N32G031,N32G032,N32G030C8T7,N32G030,N32G430G6Q7,N32G031K6L7,N32G401C8L7,N32G430C6L7,N32G032C8L7,Z8IDA,N32WB03X,N32H47X,N32G432R8,N32WB452系列,N32WB020GEQI,N32WB030系列,N32S003,N32G430F6S7,N32G031K6Q7-1,N32G032F8S7,Z32HCD2系列,N32G435系列,N32G457RE,N32G457RC,N32G451VC,N32G452RBL7,N32G451VE,N32L406R8,N32G401F6Q7,N32S系列,N32H48X,N32L406RB,N32WB452RE,N32G4FR系列,N32L406C8,N32M417C8L7,N32L406CB,N32WB452CE,N32G401K6Q7,N32A0XX,N32WB03X系列,Z32HM,N32G401G8Q7,N32L436MBL7_EVB,N32L40X系列,Z32HUB系列

选型指南 - 国民技术 - 2024年1月版 - 2024年1月 PDF 中文下载

CIU32L071xBxC 32 位 ARM Cortex-M0+ 微控制器参考手册

型号- CIU32L071MCT6,CIU32L071KCU6,CIU32L071 系列,CIU32L071MBT6,CIU32L071RCT6,CIU32L071,CIU32L071RBT6,CIU32L071XBXC,CIU32L071CCT6,CIU32L071CBT6

用户指南 - 华大电子 - Rev1.5 - 2024-9-10 PDF 中文下载查看更多版本

复旦微电子（FMSH）MCU/RFID读写器/读卡器IC/串行EEPROM芯片/SPI NOR Flash/SPI NAND Flash闪存选型指南（英文）

描述- Founded in July 1998, Shanghai Fudan Microelectronics Group Co., Ltd (hereinafter：FMSH) was jointly initiated by Fudan University's State Key Laboratory of Application-Specific Integrated Circuits and Systems and Shanghai Commercial Investment Corporation.

型号- FM3312,FM33LC045N,FM3313,FM25LG,FM33LC025N,FM3316,FM15160,FM25FXX SERIES,FM25LQ,FM33LG0XX SERIES,FM25FXX,FM25Q SERIES,FM25LG SERIES,FM33LC046N,FM33LC026N,FM33L015,FM33L013,FM33G042,FM33L012,FM33G043,FM24CXX,FM38025T,FM33LG023,FM17XX,FM33LG022,FM15XX,FM33LG028,FM3312T,FM33LG025,FM25QXX,FM17XX SERIES,FM33LG026,FM33G0XX,FM33G045,FM25Q,FM33G046,FM33L016,FM33G048,FM33A068,FM33L022,FM33LC023N,FM25F,FM17520,FM33L026,FM33L025,FM33LC043N,FM33L023,FM17522,FM3316 SERIES,FM33A0XX SERIES,FM3313 SERIES,FM3312 SERIES,FM33LC046U,FM33A0410,FM33A0610,FM15XX SERIES,FM151M,FM25F SERIES,FM24CXX SERIES,FM320X,FM17550,FM33LG043,FM33LG042,FM33LG045,FM33LG0XX,FM33A045,FM33A042,FM320X SERIES,FM33LG046,FM25QXX SERIES,FM33LC0XX,FM33G0XX SERIES,FM33LG048,FM33LC0XX SERIES,FM33G022,FM33G023,FM33G025,FM33G026,FM33A048,FM33G028,FM33LC043U

选型指南 - 复旦微电子 - 2020/4/8 PDF 英文下载

瑞纳捷（Runjet）是中国以嵌入式数据安全产品、技术和应用为核心的芯片设计公司，业务涵盖安全加密芯片、低功耗安全MCU、NFC及控制芯片、驱动芯片及芯片定制开发服务。

8位MCU 安全芯片加密芯片

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CIU32L071xBxC ARM Cortex-M0+ 32-bit MCU，256KB Flash，28KB SRAM，4xU(S)ART，2xLPUART，I2C，2xSPI，Timers，ADC，LCD，VREFBUF，AES，1.8-5.5V数据手册

型号- CIU32L071MCT6,CIU32L071KCU6,CIU32L071 系列,CIU32L071MBT6,CIU32L071RCT6,CIU32L071,CIU32L071RBT6,CIU32L071MCT6XX,CIU32L071XBXC,CIU32L071CCT6,CIU32L071CBT6

数据手册 - 华大电子 - Rev1.4 - 2024-9-9 PDF 中文下载查看更多版本

芯云科技（NEBULA TECH）通信芯片/采集芯片/主控芯片选型指南

描述- 芯云科技聚焦新能源和智能电网两大市场，遵循“系统定义芯片，芯片引领未来”的战略方针，开发通信、采集、主控三类芯片，支撑云、管、边、端四个环节。芯云科技着力攻克芯片领域关键技术，具备芯片和解决方案全流程设计和检测能力，拥有IC-Orchestra高效芯片设计平台。已成功研发多款具有完全自主知识产权的核心芯片及其应用模块，以及从操作系统(OS)、网络通信到云端应用的智慧物联网系统(AIoT),在用电信息采集、配网、储能、分布式光伏、智慧能控、综合能源服务、全屋智能、电动自行车、继电保护等众多领域得到广泛应用。

型号- JS0011S,S5000,S5001,JSN0010C,JS0011C,JSN0100,JSN0012,JSN0400,JSN0301,JSN0410,S5002,JSN0600,S5003,JSN0016,JSN0010S

选型指南 - 芯云科技 - 2022/7/15 PDF 中文下载